CN108917237A - 一种多种制冷方式相结合的制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多种制冷方式相结合的制冷系统，包括压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统；该压缩制冷系统包括制冷剂回路、循环水回路和喷淋水回路，制冷剂回路包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发装置，循环水回路包括第一电动关断阀，第一电动关断阀的进口与一冷冻水水利模块连接，蒸发装置的循环水进口和循环水出口之间设置有第二电动关断阀，喷淋水回路喷出的喷淋水对进入冷凝器的制冷剂进行冷凝；水冷系统包括第三电动关断阀、水冷段换热器、水冷段布水器、冷却填料和水池；风冷系统包括第四电动关断阀和两个风冷段翅片式换热器。本发明可以切换不同的制冷模式，且可以充分利用自然冷源，具有高效、节能、环保以及运行稳定可靠的特点。
Description
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，特别涉及一种多种制冷方式相结合的制冷系统。
背景技术
随着我国制造业的发展，各个行业对于空调的依赖性也越来越多，特别是冶金业、发电厂、生物制药行业等需要大量的冷冻水对生产设备进行全年降温处理。现有技术中，对于需全年制冷及提供工艺冷水的场所，传统的空调系统只有一种制冷模式，能耗较高，无法按照室外温湿度的变换调整制冷模式，在过渡季节以及冬季无法对自然冷源进行充分利用，不够节能环保，制冷效率不高。而且，传统的空调系统在运行时的可靠稳定性也不够理想，运行能效比不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多种制冷方式相结合的制冷系统，可以切换不同的制冷模式，且可以充分利用自然冷源，具有高效、节能、环保以及运行稳定可靠的特点。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种多种制冷方式相结合的制冷系统，包括压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统；
该压缩制冷系统包括制冷剂回路、循环水回路和喷淋水回路，该制冷剂回路包括依次通过管路相连且形成回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发装置，所述循环水回路包括第一电动关断阀，第一电动关断阀的进口与一冷冻水水利模块连接，第一电动关断阀的出口与蒸发装置的循环水进口连接，蒸发装置的循环水出口与空调末端系统连接，空调末端系统又与冷冻水水利模块的回水口连接，蒸发装置的循环水进口和循环水出口之间设置有第二电动关断阀，所述喷淋水回路喷出的喷淋水对进入冷凝器的制冷剂进行冷凝；
该水冷系统包括第三电动关断阀、水冷段换热器、水冷段布水器、冷却填料和水池，第三电动关断阀的进口与冷冻水水利模块的出水口连接，第三电动关断阀的出口与水冷段换热器一个进口连接，水冷段换热器的一个出口与第二电动关断阀的进口连接，水冷段换热器的另一个进口与水池连接，水冷段换热器的另一个出口与与水冷段布水器连接，水冷段布水器位于冷却填料的上方，冷却填料位于水池的上方；
该风冷系统包括第四电动关断阀和两个风冷段翅片式换热器，所述第四电动关断阀的进口与冷冻水水利模块的出水口连接，第四电动关断阀的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器连接，两个风冷段翅片式换热器又均连接至水冷段换热器。
进一步的，所述喷淋水回路包括喷淋水泵和喷淋布水器，喷淋水回路与水冷系统共用水池和冷却填料，水池与喷淋水泵连接，喷淋水泵的出口与喷淋布水器连接，喷淋布水器位于冷凝器的上方，冷凝器位于水冷段布水器的上方。
进一步的，其中的一个风冷段翅片式换热器位于喷淋布水器的上方，水池的右侧设有排风静压装置，排风静压装置的上方有冷却风机。
进一步的，所述风冷系统还包括一中间换热器和一循环水泵，该中间换热器的一个进口与第四电动关断阀的出口连接，另一个进口与与并联设置的两个风冷段翅片式换热器的出口连接，中间换热器的一个出口连接至水冷段换热器，另一个出口连接至循环水泵，循环水泵的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器的进口连接。
进一步的，所述风冷系统还包括一中间换热器和一循环水泵，该中间换热器的一个进口与冷冻水水利模块的出水口连接，另一个进口与与第二电动关断阀的出口连接，中间换热器的一个出口与空调末端系统连接，另一个出口连接至循环水泵，循环水泵的出口与第三电动关断阀的进口连接。
进一步的，所述水池与水冷段换热器之间设有水冷段水泵。
进一步的，所述水冷段换热器和水冷段布水器之间还设有水冷段翅片式换热器。
本发明的有益效果是：本发明可通过第一电动关断阀、第二电动关断阀、第三电动关断阀和第四电动关断阀实现压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统三个制冷模式的切换。在夏季时，室外温度较高，可利用压缩制冷系统进行制冷，在过渡季节，室外温度较低，则利用压缩制冷系统和水冷系统共同制冷，在冬季，室外温度更低，则利用风冷系统和水冷系统进行制冷，充分利用了外部的自然冷源，减少了能耗。本发明采用压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统进行结合，做到最优化的配置，不仅运行稳定可靠，制冷效率高，而且实现了节能环保的效果，对于需全年制冷及提供工艺冷水的场所，其可以通过调整不同的制冷模式为用户侧提供所需冷源。
附图说明
图1为本发明实施例一的示意图。
图2为本发明实施例二的示意图。
图3为本发明实施例三的示意图。
图4为本发明实施例四的示意图。
图5为本发明实施例五的示意图。
图6为本发明实施例六的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，根据本发明的一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例一，该制冷系统包括压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统。
该压缩制冷系统包括制冷剂回路、循环水回路和喷淋水回路，该制冷剂回路包括依次通过管路相连且形成回路的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3和蒸发装置4。所述循环水回路包括第一电动关断阀5，第一电动关断阀5的进口与一冷冻水水利模块6连接。在本实施例一中，进入蒸发装置4的载冷剂为冷冻水。具体的，第一电动关断阀5的出口与蒸发装置4的循环水进口（冷冻水进口）连接，蒸发装置4的循环水出口（冷冻水出口）与空调末端系统连接，空调末端系统又与冷冻水水利模块6的回水口连接，蒸发装置4的循环水进口和循环水出口之间设置有第二电动关断阀7。所述喷淋水回路喷出的喷淋水对进入冷凝器2的制冷剂进行冷凝。
该水冷系统包括第三电动关断阀9、水冷段换热器12、水冷段布水器11、冷却填料14、水池13和水冷段水泵8。冷冻水水利模块6、第三电动关断阀9、水冷段换热器12和第二电动关断阀7之间形成冷冻水回路。水冷段换热器12、水冷段布水器11、冷却填料14、水池13和水冷段水泵8之间形成冷却水回路。具体的，第三电动关断阀9的进口与冷冻水水利模块6的出水口连接，第三电动关断阀9的出口与水冷段换热器12的一个进口（冷冻水进口）连接，水冷段换热器12的一个出口（冷冻水出口）与第二电动关断阀7的进口连接，水冷段换热器12的另一个进口（冷却水进口）通过水冷段水泵8与水池13连接，水冷段换热器12的另一个出口（冷却水出口）与与水冷段布水器11连接，水冷段布水器11位于冷却填料14的上方，冷却填料14位于水池13的上方。
该风冷系统包括第四电动关断阀10、两个风冷段翅片式换热器15、一中间换热器16和一循环水泵17。在本实施例一中，冷冻水水利模块6、第四电动关断阀10、中间换热器16、水冷段换热器12和第二电动关断阀7之间形成冷冻水回路。循环水泵17、风冷段翅片式换热器15和中间换热器16之间形成冷却水回路。第四电动关断阀10的进口与冷冻水水利模块6的出水口连接，第四电动关断阀10的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器15之间为间接连接，两个风冷段翅片式换热器15又与水冷段换热器12为间接连接。具体的，中间换热器16的一个进口（冷冻水进口）与第四电动关断阀10的出口连接，中间换热器16的一个出口（冷冻水出口）连接至水冷段换热器12，中间换热器16的另一个进口（冷却水进口）与并联设置的两个风冷段翅片式换热器15的出口连接，中间换热器16的另一个出口（冷却水出口）连接至循环水泵17，循环水泵17的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器15的进口连接。
所述喷淋水回路包括喷淋水泵19和喷淋布水器18，喷淋水回路与水冷系统共用水池13和冷却填料14，水池13与喷淋水泵19连接，喷淋水泵19的出口与喷淋布水器18连接，喷淋布水器18位于冷凝器2的上方，冷凝器2位于水冷段布水器11的上方。进一步说，风冷系统中的一个风冷段翅片式换热器15位于喷淋布水器18的上方，水池13的右侧设有排风静压装置21，排风静压装置21的上方有冷却风机20。
当室外温度较高，水池13内的水温高于冷冻水回水温度的时候，第一电动关断阀5开启，第二电动关断阀7、第三电动关断阀9和第四电动关断阀10关闭，压缩制冷系统工作，水冷系统和风冷系统不工作，冷冻水水利模块6为蒸发装置4提供冷冻水（载冷剂）。蒸发装置4中的制冷剂吸收冷冻水的热量，汽化成低温低压的蒸汽，压缩机1吸入制冷剂蒸汽，经过压缩后，制冷剂蒸汽变为高温高压的蒸汽。高温高压的制冷剂蒸汽进入冷凝器2。喷淋水泵19将水池13中的水泵入到喷淋布水器18中，喷淋布水器18喷出喷淋水。进入冷凝器2的制冷剂蒸汽放出热量，喷淋布水器18喷出的喷淋水带走热量，将制冷剂蒸汽冷凝为高压低温的液体。经过冷凝后的高压低温的制冷剂液体经过膨胀阀3节流后变为低压低温的液体，低温低压的制冷剂液体进入蒸发装置4，再次进行吸热汽化，如此循环，实现对蒸发装置4中的冷冻水的降温过程。经过降温后的冷冻水从蒸发装置4的循环水出口（冷冻水出口）流出，进入空调末端系统，通过空调末端系统提供工艺冷水或者将冷冻水的冷量输送给需要制冷的空间。另外，在循环过程中，喷淋布水器18喷出的喷淋水，在经过冷凝器2后，再经过冷却填料14后进入水池13，以循环使用。水池13上方的冷却填料14可以将挟带废热的喷淋水与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。
当室外温度较低，水池13内的水温低于冷冻水回水温度，同时高于冷冻水供水温度的时候，第三电动关断阀9开启，第一电动关断阀5、第二电动关断阀7和第四电动关断阀10关闭，压缩制冷系统和水冷系统一起工作，风冷系统不工作。冷冻水水利模块6为压缩制冷系统和水冷系统提供冷冻水。冷冻水经过第三电动关断阀9进入水冷段换热器12。水冷段换热器12中的冷却水对冷冻水进行初步降温，从水冷段换热器12的冷冻水出口流出的冷冻水通过蒸发装置4的循环水进口（冷冻水进口）进入压缩制冷系统。压缩制冷系统工作，通过制冷剂回路和喷淋水回路完成对冷冻水的再次冷却降温过程。从蒸发装置4的循环水出口（冷冻水出口）流出的冷冻水进入空调末端系统，通过空调末端系统提供工艺冷水或者将冷冻水的冷量输送给需要制冷的空间。用于冷却进入水冷段换热器12的冷冻水的冷却水则从水冷段换热器12的冷却水出口流出，进入水冷段布水器11，水冷段布水器11喷出冷却水，冷却水经过冷却填料14后进入水池13，以循环使用。水池13上方的冷却填料14可以将挟带废热的冷却水与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。水池13中的水可通过水冷段水泵8循环进入水冷段换热器12，以完成对进入水冷段换热器12的冷冻水的不断降温过程。在本实施例一中，压缩制冷系统和水冷系统共同工作，可以充分利用水冷冷源和空气资源，减少压缩制冷系统的能耗，比较节能环保，运行可靠且高效。
当室外温度持续下降，水池13内的水温低于冷冻水供水温度的时候，第四电动关断阀10、第二电动关断阀9和第二电动关断阀7开启，第一电动关断阀5关闭，水冷系统和风冷系统工作，压缩制冷系统不工作，冷冻水水利模块6为水冷系统和风冷系统提供冷冻水。冷冻水经过第四电动关断阀10进入中间换热器16。中间换热器16中的冷却水对冷冻水进行冷却降温，从中间换热器16的冷冻水出口流出的冷冻水经由水冷段换热器12的冷冻水进口和冷冻水出口进入第二电动关断阀7，再经由第二电动关断阀7进入空调末端系统，通过空调末端系统提供工艺冷水或者将冷冻水的冷量输送给需要制冷的空间。用于冷却进入中间换热器16的冷冻水的冷却水则经由循环水泵17进入风冷段翅片式换热器15，冷却水在风冷段翅片式换热器15中与外部的冷空气进行热交换，冷空气带走冷却水的热量，实现对冷却水的冷却，经冷却后的冷却水从中间换热器15的冷却水进口进入中间换热器16，以实现对进入中间换热器16的冷冻水进行冷却降温过程。水冷系统的工作过程已经详细讲述，在此不再赘述。冬季当室外温度过低，风冷段翅片式换热器15与外部的冷空气进行热交换，冷空气被加热，对系统内起到防冻保护的作用。此时由于采用多种自然制冷方式相结合的工作模式，压缩制冷系统不工作，从而实现了在冬季充分利用自然冷源进行制冷的过程，完全节约了压缩制冷系统的能耗，更加节能环保，同时解决冬季设备防冻的问题。
另外，在工作过程中，冷却风机20会加速空气流动，通过空气也可快速带走制冷剂、冷却水和喷淋水放出的热量，提高散热效率。
图2为本发明一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例二的示意图。实施例二与实施例一的区别在于：风冷系统中没有设置实施例一中的中间换热器和循环水泵。冷冻水水利模块6、第四电动关断阀10、风冷段翅片式换热器15、水冷段换热器12和第二电动关断阀7之间形成冷冻水回路。进入蒸发装置4的载冷剂（水、乙二醇或盐酸）为冷冻水。压缩制冷系统通过制冷剂回路和喷淋水回路对冷冻水进行降温。水冷系统通过进入水冷段换热器12的冷却水对冷冻水进行降温。风冷系统通过风冷段翅片式换热器15直接完成对冷冻水的降温过程。
图3为本发明一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例三的示意图。在该实施例三中，中间换热器16、循环水泵17、第四电动关断阀10、风冷段翅片式换热器15、水冷段换热器12和第二电动关断阀7之间形成冷却水回路。中间换热器16、循环水泵17、第三电动关断阀9、水冷段换热器12和第二电动关断阀7之间也形成冷却水回路。进入蒸发装置4的载冷剂为冷却水。具体的，实施例三与实施例一的区别在于：该中间换热器16的一个进口（冷冻水进口）与冷冻水水利模块6的出水口连接，中间换热器16的一个出口（冷冻水出口）与空调末端系统连接，中间换热器16的另一个进口（冷却水进口）与与第二电动关断阀7的出口连接，中间换热器16的另一个出口（冷却水出口）连接至循环水泵17，循环水泵17的出口与第三电动关断阀9的进口连接，循环水泵17的出口也与第四电动关断阀10的进口连接。压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统均实现对冷却水的降温过程，从而通过中间换热器16间接实现对冷冻水的降温过程。
图4为本发明一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例三的示意图。实施例四与实施例一的区别在于：水冷段换热器12和水冷段布水器11之间还设有水冷段翅片式换热器22。具体的，水冷段换热器12的一个出口（冷却水出口）与水冷段翅片式换热器22的进口连接，水冷段翅片式换热器22的出口与水冷段布水器11连接。在该实施例四中，水池13、水冷段水泵8、水冷段换热器12、水冷段翅片式换热器22、水冷段布水器11、冷却填料14之间形成冷却水回路。水冷系统可以通过该水冷段翅片式换热器22实现对进入冷却填料的空气的降温过程，使空气的干球温度降低，从而使冷却水温更低。
图5为本发明一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例五的示意图。实施例五与实施例二的区别在于：水冷段换热器12的出口（冷却水出口）和水冷段布水器11之间还设有水冷段翅片式换热器22。
图6为本发明一种多种制冷方式相结合的制冷系统的实施例六的示意图。实施例六与实施例三的区别在于：水冷段换热器12的出口（冷却水出口）和水冷段布水器11之间还设有水冷段翅片式换热器22。
本发明采用压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统进行结合，做到最优化的配置，不仅运行稳定可靠，制冷效率高，而且实现了节能环保的效果，对于需全年制冷及提供工艺冷水的场所，其可以通过调整不同的制冷模式为用户侧提供所需冷源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于：包括压缩制冷系统、水冷系统和风冷系统；
该压缩制冷系统包括制冷剂回路、循环水回路和喷淋水回路，该制冷剂回路包括依次通过管路相连且形成回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发装置，所述循环水回路包括第一电动关断阀，第一电动关断阀的进口与一冷冻水水利模块连接，第一电动关断阀的出口与蒸发装置的循环水进口连接，蒸发装置的循环水出口与空调末端系统连接，空调末端系统又与冷冻水水利模块的回水口连接，蒸发装置的循环水进口和循环水出口之间设置有第二电动关断阀，所述喷淋水回路喷出的喷淋水对进入冷凝器的制冷剂进行冷凝；
该水冷系统包括第三电动关断阀、水冷段换热器、水冷段布水器、冷却填料和水池，第三电动关断阀的进口与冷冻水水利模块的出水口连接，第三电动关断阀的出口与水冷段换热器一个进口连接，水冷段换热器的一个出口与第二电动关断阀的进口连接，水冷段换热器的另一个进口与水池连接，水冷段换热器的另一个出口与与水冷段布水器连接，水冷段布水器位于冷却填料的上方，冷却填料位于水池的上方；
该风冷系统包括第四电动关断阀和两个风冷段翅片式换热器，所述第四电动关断阀的进口与冷冻水水利模块的出水口连接，第四电动关断阀的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器连接，两个风冷段翅片式换热器又均连接至水冷段换热器。
2.根据权利要求1所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于: 所述喷淋水回路包括喷淋水泵和喷淋布水器，喷淋水回路与水冷系统共用水池和冷却填料，水池与喷淋水泵连接，喷淋水泵的出口与喷淋布水器连接，喷淋布水器位于冷凝器的上方，冷凝器位于水冷段布水器的上方。
3.根据权利要求2所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于:其中的一个风冷段翅片式换热器位于喷淋布水器的上方，水池的右侧设有排风静压装置，排风静压装置的上方有冷却风机。
4.根据权利要求1所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于:所述风冷系统还包括一中间换热器和一循环水泵，该中间换热器的一个进口与第四电动关断阀的出口连接，另一个进口与与并联设置的两个风冷段翅片式换热器的出口连接，中间换热器的一个出口连接至水冷段换热器，另一个出口连接至循环水泵，循环水泵的出口与并联设置的两个风冷段翅片式换热器的进口连接。
5.根据权利要求1所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于:所述风冷系统还包括一中间换热器和一循环水泵，该中间换热器的一个进口与冷冻水水利模块的出水口连接，另一个进口与与第二电动关断阀的出口连接，中间换热器的一个出口与空调末端系统连接，另一个出口连接至循环水泵，循环水泵的出口与第三电动关断阀的进口连接。
6.根据权利要求1所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于:所述水池与水冷段换热器之间设有水冷段水泵。
7.根据权利要求1所述的一种多种制冷方式相结合的制冷系统，其特征在于:所述水冷段换热器和水冷段布水器之间还设有水冷段翅片式换热器。
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